DE1087832B

DE1087832B - Gas analyzers for emission spectrometric detection of the proportion of a component gas in a gas mixture

Info

Publication number: DE1087832B
Application number: DEU5963A
Authority: DE
Inventors: Homer Fay; Paul Herman Mohr; Gerjard Albert Cook
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1958-02-10
Filing date: 1959-02-07
Publication date: 1960-08-25

Description

Gasanalysengeräte zum emissionsspektrometrischen Nachweis des Anteils eines Komponentgases in einem Gasgemisch Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Vergleichen der Intensität einer Lichtemission aus angeregten Molekülen der einzelnen Gase, die ein Gemisch, wie Stickstoff in Argon, aufweisen, sowie zum Analysieren und Aufzeichnen der Ergebnisse. Gas analyzers for emission spectrometric proof of the proportion of a component gas in a gas mixture The present invention relates to devices for comparing the intensity of a light emission from excited molecules of the individual gases, which have a mixture such as nitrogen in argon, as well as for analysis and recording the results.

Die Anwendung von Mitteln zum tatsächlichen Messen des Quantums eines Gases in so kleinen Mengen wie einige Teile pro Million in Mischungen von Gasen ist bereits das Ziel ausgedehnter wissenschaftlicher Forschung gewesen. Viele Vorrichtungen wurden schon vorgeschlagen, die sich entweder auf physikalische Messung und/oder chemische Reaktionen gründen. Diese Vorrichtungen hatten aber, obwohl sie betriebsfähig waren, entweder den Mangel der Empfindlichkeit in den unteren Bereichen, waren auch sehr langsam oder versagten für gewisse Gasmischungen, wie Stickstoff in Argon. The use of means to actually measure the quantum of a Gas in quantities as small as a few parts per million in mixtures of gases has already been the target of extensive scientific research. Lots of fixtures have already been proposed based on either physical measurement and / or establish chemical reactions. These devices had, however, in spite of them being operational were, either the lack of sensitivity in the lower areas, were too very slow or failed for certain gas mixtures, such as nitrogen in argon.

Eine leichte Verunreinigung von Argon durch - Stickstoff in der Größenordnung von einigen Teilen pro Million ließ sich mit Hilfe der bekannten Geräte nur sehr schwierig analysieren. Da beide Gase chemisch mit Bezug auf die in den üblichen chemischen analytischen Geräten verwendeten Reagenzien inert sind, ließen sich chemische Verfahren nicht anwenden. A slight contamination of argon by - nitrogen on the order of magnitude a few parts per million could only be reduced to a great extent with the aid of the known devices difficult to analyze. Because both gases are chemically related to those in the usual The reagents used in chemical analytical equipment are inert, they can be chemical Do not use procedure.

Die fraktionierte Destillation zum Analysieren von Spuren von Stickstoff in Argon wurde zwar erfolgreich angewendet, wo der Stickstoff um ein vorbestimmtes Verhältnis oder Faktor vor seiner Aufspürung durch thermische Leitfähigkeitsmessungen konzentriert ist. Dieses Verfahren eignet sich aber nicht gut für Produktionszwecke, da es sehr langsam und etwas zeitraubend ist. Ferner ist es auch nicht immer für allgemeine Analysen solcher Gase bequem, da es ein tiefes Abkühlen erfordert, um eine Konzentration durch niedrig temperierte Destillation zu bewirken. Man braucht ein schnelleres Verfahrern,- das keine Destillation erfordert. Fractional distillation for analyzing traces of nitrogen in argon was used successfully, where the nitrogen around a predetermined Ratio or factor prior to its detection by thermal conductivity measurements is focused. However, this method is not well suited for production purposes, as it is very slow and a little time consuming. Furthermore, it is not always for either general analyzes of such gases are convenient as it requires deep cooling in order to to bring about a concentration by low temperature distillation. You need a faster process - that does not require distillation.

Gasgemische der erwähnten Art wurden in einem Massenspektrometer erfolgreich analysiert. Dieses Gerät ist jedoch sehr teuer und aufwendig und erfordert eine geschulte Wartung und Bedienung für verläßlichen Betrieb. Es ist ein heikles Laboratoriumsgerät, das nicht gewöhnlicherweise als Verfahrensprüfmittel dienen kann. Gas mixtures of the type mentioned were in a mass spectrometer successfully analyzed. However, this device is very expensive and complex and requires trained maintenance and operation for reliable operation. It's a tricky one Laboratory equipment that does not ordinarily serve as a procedural test tool can.

Mit schwankendem Ausmaß an Erfolg erwies sich die Emissionsspektroskopie als eine Methode zum Analysieren bestimmter Gasgemische, um die oben dargelegten Erfordernisse zu erfüllen. Eine Anzahl von Mitteln zum Anregen der Gasproben auf einen Emissionspegel wurde ausprobiert, einschließlich der Anwendung der Geißler-Röhre, Tesla-Spule und des Mikrowellengenerators. Bei diesen Prüfungen gelangten Argon-Stickstoff-Gemische zur Anwendung. Emission spectroscopy has shown varying degrees of success as a method for analyzing certain gas mixtures to the ones set out above To meet requirements. A number of means for exciting the gas samples an emission level was tried, including the use of the Geissler tube, Tesla coil and the microwave generator. Argon-nitrogen mixtures were used in these tests to use.

Die Geißler-Röhrenanregung von Argon-Stickstoff-Gemischen schafft aber keine Spektra, die Stickstoffkonzentrationen anzeigen können, es sei denn, daß das Gas durch das Entladungsrohr mit einer sorgfältig gesteuerten Geschwindigkeit kontinuierlich hindurchgeführt wird. Dies hat seinen Grund darin, daß der Stickstoff eine Absorption oder Reaktion an den Elektroden erleidet und in einem merklichen Ausmaß aus dem Gemisch entfernt wird. Die Stickstoffstrahlungsintensität hängt demzufolge vom Gasfluß ab und steht daher nicht in linearer Beziehung zur Konzentration. The Geissler tube excitation of argon-nitrogen mixtures creates but no spectra that can show nitrogen concentrations unless that the gas flows through the discharge tube at a carefully controlled rate is continuously passed through. The reason for this is that the nitrogen suffers absorption or reaction on the electrodes and in a noticeable manner Extent is removed from the mixture. The nitrogen radiation intensity therefore depends depends on the gas flow and is therefore not linearly related to the concentration.

Aus diesen Gründen kann diese Art der Anregung nicht als praktisch angesehen werden, da die Elektroden in unmittelbarem Kontakt zum Gas stehen.For these reasons, this type of suggestion may not be as practical as the electrodes are in direct contact with the gas.

Argon-Stickstoff-Gemische wurden in Glasröhren unter niedrigem Druck dicht verschlossen und mittels einer Tesla-Spule zum Aussenden von Strahlung angeregt. Unter diesen Bedingungen ergab sich diese Strahlung als befriedigend für die Aufspürung von Spuren von Stickstoff. Indessen stand die Stickstoffbandintensität nicht in einfacher Beziehung zur Stickstoffkonzentration. Ferner erforderte das Verfahren eine Vakuumanlage und brachte das Problem der Ableitung beträchtlicher erzeugter Wärme mit sich. Argon-nitrogen mixtures were placed in glass tubes under low pressure tightly sealed and stimulated to emit radiation by means of a Tesla coil. Under these conditions this radiation was found to be satisfactory for detection of traces of nitrogen. Meanwhile, the nitrogen band intensity was not in simple relationship to nitrogen concentration. The procedure also required a vacuum system and brought the problem of discharge of considerable generated Warmth with itself.

Die Anregung von Argon-Stickstoff-Gemischen niedrigen Druckes unter Anwendung von Mikrowellen mit lOcm cm Wellenlänge rief Stickstoffbanden hervor, die sich für die Analyse von Spuren von Stickstoff in Argon als geeignet erwiesen. Die Stickstoffbanden standen in einfacher Beziehung zur Konzentration, und es ergab sich, daß man wenige Teile Stickstoff pro Million mit angemessener Genauigkeit aufspüren konnte. Der Nachteil des Mikrowellenanalysators ist aber der hohe Preis sowie die Aufwendigkeit des erforderlichen Hochfrequenzgenerators und des Vakuumsystems. Wie in dem Falle des Massenspektrometers ist die Anlage und ihr Betrieb sehr kompliziert und heikel. The excitation of argon-nitrogen mixtures under low pressure Use of microwaves with a wavelength of 10 cm cm produced nitrogen bands, the proved suitable for the analysis of traces of nitrogen in argon. the Nitrogen bands were simply related to concentration, and it yielded that you can track down a few parts of nitrogen per million with reasonable accuracy could. The disadvantage of the microwave analyzer, however, is the high price as well as the Complexity of the required high-frequency generator and the vacuum system. As in the case of the mass spectrometer, the system and its operation are very complicated and tricky.

Bisher wurden als Lichtquellen für Gasanalysen durch Emissionsspektroskopie nur Niederdruckarten von Entladungen angewendet. Demgemäß erfordern alle oben geschilderten Anregungsverfahren Partialvakua, und die anfallende Strahlung ist sogar im sichtbaren Bereich recht intensiv. Außerdem macht die Analyse einer Probe unter Vakuum ein kontinuierliches Prüfen sehr schwierig und schließt daher ein solches System von dem Prüfen einer kontinuierlich laufenden Erzeugungsanlage aus. So far, as light sources for gas analysis by emission spectroscopy only low pressure types of discharges applied. Accordingly, all of the above require Excitation process partial vacuum, and the resulting radiation is even visible Quite intense area. In addition, the analysis of a sample under vacuum can continuous testing is very difficult and therefore excludes such a system from testing a continuously running generation plant.

Wie aus den obigen Erörterungen hervorgeht, kann zwar irgendein gegebenes Anregungssystem für ein gegebenes Gasgemisch arbeiten, wenn aber dieselbe Anregung für ein anderes Gasgemisch angewandt werden soll, tritt entweder keine Emission auf, oder ein Teil des Gemisches kann von dem Gerät absorbiert werden, oder es liegt kein in einfacher Beziehung zur Gaskonzentration stehendes Band im Emissionsspektrum vor. Auf diese Weise ist für jedes Gassystem ein vollständig neues Forschungsprogramm erforderlich. As can be seen from the above discussions, any given Excitation system work for a given gas mixture, but if the same excitation to be used for a different gas mixture, either no emission occurs on, or part of the mixture may be absorbed by the device, or it lies no band in the emission spectrum that is simply related to the gas concentration before. In this way, for each gas system is a completely new research program necessary.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist demgemäß, Geräte zu schaffen, die ein Gasgemisch statisch oder kontinuierlich, genau und schnell analysieren können. The aim of the present invention is accordingly to provide devices, which can analyze a gas mixture statically or continuously, precisely and quickly.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Phänomen der »stillen Entladung« (Townsend-Entladung) für die Emissions- und Absorptionsspektroskopie zu benutzen. It has already been suggested that the phenomenon of "silent discharge" (Townsend discharge) for emission and absorption spectroscopy.

Die Erfindung betrifft nur ein Gasanalysengerät zum emissionsspektrometrischen Nachweis des Anteils eines Komponentgases in einem Gasgemisch nach dem Ausschlagverfahren mit einer Analysenkammer, in der das zu analysierende Gas einer stillen elektrischen Entladung unterworfen wird, ferner mit Blendenmitteln zum Unterbrechen des Strahlenbündels, das durch eine Öffnung in der Kammer austritt, weiter mit Mitteln zum Erzeugen eines Bezugsbündels zum Unterbrechen desselben in Synchronismus mit dem Bündel aus der Kammer, sodann mit fotoelektrischen Mitteln in dem Pfad beider Bündel, im Verein mit einem elektrischen Stromkreis, der derart beschaffen ist, daß er eine Anzeige einer Differenz der Intensität der beiden unterbrochenen Bündel liefert, welches erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Strahlenteiler in dem Pfad des durch die Blende hindurchgehenden, unterbrochenen Bündels, weiter durch Anordnung von je einer fotoelektrischen Röhre in dem Pfad von jedem der beiden Zweigbündel, sodann durch ein Filter, welches diejenige Strahlungsenergie hindurchläßt, die nur für das zu messende Gas charakteristisch ist, und welches räumlich vor einer der fotoelektrischen Zellen angeordnet ist, sowie dadurch, daß die fotoelektrischen Röhren in einem elektrischen Kreis liegen, der ferner noch ein Paar von Verstärkern und Gleichrichtern und eine elektrische Brücke aufweist, die an sich bekannt ist und durch eine mit den Anzeigemitteln zusammenwirkende Servoeinrichtung selbsttätig im Gleich gewicht gehalten wird. The invention relates only to a gas analyzer for emission spectrometry Proof of the proportion of a component gas in a gas mixture according to the strike method with an analysis chamber in which the gas to be analyzed is a silent electrical Is subjected to discharge, furthermore with diaphragm means for interrupting the beam, which exits through an opening in the chamber, further comprising means for generating a Reference bundle to break it into synchronism with the bundle from the Chamber, then with photoelectric means in the path of both bundles, in union having an electrical circuit adapted to provide an indication a difference in the intensity of the two interrupted beams, which according to the invention is characterized by a beam splitter in the path of the through interrupted bundle passing through the diaphragm, further by the arrangement of a photoelectric tube in the path of each of the two bundles of branches, then through a filter that lets through the radiation energy that is only necessary for the gas to be measured is characteristic, and which is spatially in front of one of the photoelectric Cells is arranged, as well as in that the photoelectric tubes in an electrical Circle lying, which also has a pair of amplifiers and rectifiers and one Has electrical bridge, which is known per se and by one with the display means cooperating servo device is automatically kept in equilibrium.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Gasanalysengerät zum emissionsspektrometrischen Nachweis des Anteils eines Komponentgases in einem Gasgemisch nach dem Kompensationsverfahren, mit einer Analysenkammer, in der das zu analysierende Gas einer stillen elektrischen Entladung unterworfen wird, ferner mit Blendenmitteln zum Unterbrechen des Strahlenbündels, das durch eine Öffnung in der Kammer austritt, weiter mit Mitteln zum Erzeugen eines Bezugsbündels und Unterbrechen desselben in Synchronismus mit dem Bündel aus der Kammer, sodann mit fotoelektrischen Mitteln in dem Pfad beider Bündel, im Verein mit einem elektrischen Stromkreis, der derart beschaffen ist, daß er ein optisches Schwächungsglied in dem Pfad des Bezugsbündels so steuert, daß die Intensität der die fotoelektrischen Mittel erreichenden Bündel ausgeglichen wird, wobei das optische Schwächungsglied mit einer Anzeigevorrichtung zusammenwirkt, welche erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Strahlenteiler, der benachbart der Austrittsöffnung für das Bündel aus der Analysenkammer angeordnet ist, ferner durch ein Filter, welches die nur für das zu messende Gas charakteristische Energiestrahlung hindurchläßt und welches in dem Pfad eines der Zweigbündel angeordnet ist, und wobei ferner das optische Schwächungsglied in dem Pfad des anderen Zweigbündels vorgesehen ist, ferner durch eine motorgetriebene Blende, die so angeordnet ist, daß sie abwechselnd das geschwächte Bündel und das gefilterte Bündel auf eine einzige fotoelektrische Röhre richtet, der ein elektrischer Stromkreis zugeordnet ist, der so ausgebildet ist, daß er das Signal aus der fotoelektrischen Röhre mit einem Wechselstrombezugssignal vergleicht, das durch den Motor erzeugt wird, der die Blendenmittel in Betrieb setzt, und weiter dadurch, daß das sich ergebende Signal dem Motor zugeführt wird, der das optische Schwächungsglied steuert. The invention also relates to a gas analyzer for emission spectrometry Proof of the proportion of a component gas in a gas mixture according to the compensation method, with an analysis chamber in which the gas to be analyzed is a silent electrical Is subjected to discharge, furthermore with diaphragm means for interrupting the beam, which exits through an opening in the chamber, further comprising means for generating a Reference bundle and breaking it in synchronism with the bundle from the Chamber, then with photoelectric means in the path of both bundles, in union with an electrical circuit which is such that it is an optical Attenuator in the path of the reference beam controls so that the intensity of the the beam reaching the photoelectric means is balanced, the optical Attenuator cooperates with a display device, which according to the invention is characterized by a beam splitter which is adjacent to the exit opening is arranged for the bundle from the analysis chamber, further by a filter, which which only lets through the energy radiation characteristic of the gas to be measured and which is disposed in the path of one of the bundles of branches, and further wherein the optical attenuator is provided in the path of the other branch bundle, further through a motorized shutter which is arranged to alternate between the weakened bundle and the filtered bundle on a single photoelectric tube directs, which is assigned an electrical circuit which is designed so, that it matches the signal from the photoelectric tube with an AC reference signal compares that is generated by the motor that sets the shutter means in operation, and further in that the resulting signal is supplied to the motor which controls the optical attenuator.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung sind aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der optischen und elektrischen Kreise einer Ausführungsform des Emissionsspektrometers nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus des elektrischen Rohres stiller Entladung, Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Wellenform des 120-Hertz-Emissionsbündels aus dem elektrischen Rohr sXilier~=Entladung, =Fig. 4-elne graphische Darstellung einer Wellenform des Bündels von dem »Unterbrecher« der Vorrichtung nach der Fig. 1, unter Darstellung der an das Entladerohrbündel gelegten 510 Hertz, Fig. 5 ein optisches und elektrisches Blockschaltbild einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform nach der neuen Erfindung, Fig. 6 eine graphische Darstellung einer Wellenform der Bündel- und Signalcharakteristiken an dem Fotorohr nach der Fig. 5, wenn die Bündel unegale Intensität haben, Fig. 7 eine graphische Darstellung einer Wellenform der Signalcharakteristiken hinter dem frequenzselektiven Verstärker 56 der Fig. 5, Fig. 8 eine graphische Wiedergabe der Funktion des phasenempfindlichen Detektors 62 nach der Fig. 5 und Fig. 9 eine vereinfachte Form eines Emissionsspektrometers gemäß der Erfindung. Other features, advantages and possible uses of the new Invention are from the representations of exemplary embodiments and from the description refer to. 1 shows a schematic block diagram of the optical and electrical circuits of an embodiment of the emission spectrometer according to the present invention Invention, Fig. 2 is a perspective view showing the structure of the electric pipe silent discharge, Fig. 3 is a graph showing a waveform of the 120 Hertz emission beam from the electric tube sXilier ~ = discharge, = Fig. 4-line graph a waveform of the beam from the "breaker" of the device according to FIG. 1, showing the 510 Hertz applied to the discharge tube bundle, FIG optical and electrical block diagram of a further and preferred embodiment in accordance with the new invention, FIG. 6 is a graph of a waveform of FIG Beam and signal characteristics on the photo tube according to FIG. 5 when the beams have uneven intensity, Fig. 7 is a graph showing a waveform of the Signal characteristics behind the frequency-selective amplifier 56 of FIG. 5, FIG. 8 is a graphical representation of the function of the phase sensitive detector 62 according to FIG FIGS. 5 and 9 show a simplified form of an emission spectrometer in accordance with the invention.

Wenn das Meßverfahren auf Gemische angewendet wird, die nicht merklich mehr als etwa 1 Volumprozent Stickstoffgas enthalten, liegt das Verhältnis der Intensitäten der Stickstoffemission zu entweder der Argon- oder zur Gesamtemission annähernd proportional zum Stickstoffgehalt des Gemisches. When the measurement method is applied to mixtures that are not noticeable contain more than about 1 volume percent nitrogen gas, the ratio of the intensities is the nitrogen emission approximates to either the argon or the total emission proportional to the nitrogen content of the mixture.

Bei der elektrischen Quelle stiller Entladung wird ein elektrisches Wechselfeld hohen Potentials zwischen an der Außenseite einer dielektrischen Röhre angeordneten Elektroden angelegt. Die innerhalb der Röhre befindliche Probe wird durch Absorption von Energie aus dem Wechselfeld erregt, d. h., die Atome und Moleküle der Probe werden auf höhere Energiepegel angehoben und teilweise ionisiert. Nach der Theorie besteht eine kontinuierliche Übertragung der Teilchen über verschiedene Anregungsgrade, und strahlende Energie wird ausgesendet, wenn ein Teilchen von einem höheren zu einem niedrigeren Energie pegel herabfällt. Die Wellenlängen dieser Emission sind Charakteristiken der Gaskomponente, aus der sie stammen. Wenn andere Bedingungen konstant gehalten werden, ist die Intensität der Emission aus einer gegebenen Komponente in einem Gasgemisch oft ein Maß der Konzentration dieser Komponente der Probe. At the electrical source of silent discharge becomes an electrical one Alternating field of high potential between on the outside of a dielectric tube arranged electrodes applied. The sample inside the tube will excited by absorption of energy from the alternating field, d. i.e., the atoms and molecules of the sample are raised to higher energy levels and partially ionized. To According to the theory, there is a continuous transmission of the particles over various Levels of excitation, and radiant energy, is emitted when a particle comes from one higher to lower energy levels. The wavelengths of this emission are characteristics of the gas component from which they originate. If other conditions kept constant is the intensity of the emission from a given component in a gas mixture often a measure of the concentration of this component of the sample.

Anders als bei der Geißler-Röhre wird die Gasprobe im erregten Zustand elektrisch gegen die Elektroden und Anschlüsse isoliert, welche das Hochspannungsfeld aufprägen. Dies verhindert, daß geladene Teilchen gegen die Elektroden entladen werden, und demgemäß sind Stromverbrauch und Wärmeerzeugung sehr gering. Zusammenbruch des Feldes durch Bogen- oder Funkenentladungen an der Probe ist zu vermeiden, da er beträchtliche Leistung verbraucht, viel Wärme erzeugt und das Dielektrikum, welches das Gas gegen die Elektroden isoliert, beschädigen kann. In contrast to the Geissler tube, the gas sample is excited electrically isolated from the electrodes and connections that make up the high voltage field imprint. This prevents charged particles from discharging against the electrodes and accordingly power consumption and heat generation are very small. collapse of the field caused by arc or spark discharges on the specimen is to be avoided because it consumes considerable power, generates a lot of heat and the dielectric, which the gas insulates against the electrodes, can damage it.

In der einfachsten Form der vorliegenden Erfindung (wie es aus der Ausführungsform nach der Fig. 9 hervorgeht) weist der Analysiervorgang drei Stufen auf. Die Probe wird zuerst auf einen Emissionsenergiepegel angeregt, sodann wird die spezifische Strahlungscharakteristik der gesuchten Komponente isoliert, und schließlich wird die Strahlung in ein elektrisches Analogon umgewandelt, wobei die Größe des elektrischen Signals zur Menge des in der Probe vorhandenen gesuchten Bestandteiles proportional ist. In the simplest form of the present invention (as it appears from the Embodiment according to FIG. 9 emerges) the analysis process has three stages on. The sample is first excited to an emission energy level, then is isolates the specific radiation characteristics of the component sought, and Finally, the radiation is converted into an electrical analogue, the Size of the electrical signal for the amount of what is being searched for in the sample Constituent is proportional.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird aus der Probe auch eine Bezugsstrahlung abgeleitet, und ihr elektrisches Analogon wird mit jenem der gesuchten Komponente verglichen. Die Bezugnahme wird so ausgewählt, daß sie von Änderungen in der Konzentration der gesuchten Komponente im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Im Falle der Analysierung von Spuren von Stickstoff im Argon wird die vorherrschende Argonstrahlung als Bezugnahme verwendet und elektrisch mit der isolierten Stickstoffstrahlung verglichen. Wahlweise läßt sich eine Bezugsstrahlung durch die Einführung einer ausgewählten als »innerer Standard« verwendeten Komponente gewinnen. Als Beispiel könnte der in der Prüfung befindlichen Gasprobe eine bekannte Konzentration von Quecksilberdampf zugesetzt werden. Quecksilber liefert eine intensive Strahlung, wenn es durch eine stille elektrische Entladung angeregt wird. Eine weitere Alternative, die sehr befriedigend angewendet wurde, ist ein Vergleich der ausgewählten Stickstoffstrahlung mit der Gesamtstrahlung der Probe.In the preferred embodiment, the sample also becomes a reference radiation derived, and its electrical analogue becomes that of the component sought compared. The reference is chosen to be sensitive to changes in concentration the component sought remains essentially unaffected. In the case of analysis of traces of nitrogen in argon, the predominant argon radiation is used as a reference used and compared electrically with isolated nitrogen radiation. Optional A reference radiation can be created by introducing a selected one as "inner Standard «win the component used. An example could be the one in the exam A known concentration of mercury vapor is added to the gas sample will. Mercury delivers an intense radiation when it passes through a silent one electrical discharge is excited. Another alternative that is very satisfying is a comparison of the selected nitrogen radiation with the Total radiation of the sample.

In der Anregungsstufe wird das zu analysierende Gas durch eine Anregungskammer geleitet, wo die Gasmoleküle und Atome auf einen Emissionsenergiepegel angehoben werden, wobei die Wellenlänge der Emission ein Charakteristikum für das so angeregte Gas ist. Das emittierte Bündel wird dann aus der Anregungskammer zu einem optischen System geführt, welches das Bündel in zwei Komponenten, z. B. mit Hilfe von halbdurchlässigen Reflektoren und Filtern, aufteilt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung (Fig. 1) werden die beiden Bündel auf gesonderte Fotozellen, Verstärker und Gleichrichter gerichtet; die sich ergebenden Signale werden in ein Verhältniswertaufzeichnungsgerät geleitet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung (Fig. 5) werden beide Bündel in dasselbe Fotozellen- und Verstärkersystem geleitet. In diesem System findet zum Zwecke größerer Empfindlichkeit ein Nullausgleichsnetzsystem Anwendung, wobei ein optischer Keil, ein Filter u. dgl. verwendet werden, um das größere Teilbündel für die Erzielung des Nullausgleichs zu dämpfen. In diesem System zeigt der Aufzeichner eine Funktion der optischen Dämpferbewegung, welche der Konzentration des verunreinigenden Gases proportional ist. In the excitation stage, the gas to be analyzed is passed through an excitation chamber headed where the Gas molecules and atoms raised to an emission energy level be, the wavelength of the emission being a characteristic of the so excited Gas is. The emitted beam then becomes an optical one from the excitation chamber System led, which the bundle in two components, z. B. with the help of semi-permeable Reflectors and filters. In one embodiment of the invention (Fig. 1) the two bundles are placed on separate photocells, amplifiers and rectifiers directed; the resulting signals are recorded in a ratio recorder directed. In another embodiment of the invention (Fig. 5) both Bundle directed into the same photocell and amplifier system. In this system takes place a zero-balancing network system is used for greater sensitivity, wherein an optical wedge, filter and the like can be used to detect the larger partial beam to attenuate to achieve zero compensation. In this system the recorder shows a function of the optical damper movement, which is the concentration of the contaminant Gas is proportional.

Gemäß der Fig. 1 fließt die Gasprobe kontinuierlich durch das elektrische Rohr 10 für stille Entladung hindurch. Die Probe steht auf Atmosphärendruck und bedarf keiner Vorbehandlung. Der Anreger wird aus dem Transformator 12, der an einer 110-V-,60-Hertz-Quelle liegt, mit 101000 V gespeist. According to Fig. 1, the gas sample flows continuously through the electrical Tube 10 for silent discharge through. The sample is at atmospheric pressure and does not require any pre-treatment. The exciter is from the transformer 12, which is connected to a 110 V, 60 Hertz source, fed with 101000 V.

Das Entladungsrohr 10 (Fig. 2) ist ein 24 cm langes Glas rohr 14 länglichen Querschnitts, das an jedem Ende mit einem Quarzfenster 16 verschlossen ist. Ein versilberter Spiegel 18 über einem Fenster reflektiert und verstärkt die das gegenüberliegende Ende verlassende Strahlung. Zwei Probenanschlüsse 20 und 22 in der Seite und an gegenüberliegenden Enden dienen als Einlaß bzw. Auslaß für die Gasprobe. An jeder äußeren Flachseite des Rohres ist eine silberplattierte oder platinierte und kupferplattierte Elektrode 24 vorgesehen, die sich im wesentlichen über die volle Länge des Entladungsrohres erstreckt und mit einem entsprechenden elektrischen Leitungsdraht 26 ausgestattet ist. Ein Potential von 10000V Wechselstrom aus dem Transformator liegt zwischen den Elektroden an der Röhre. The discharge tube 10 (FIG. 2) is a 24 cm long glass tube 14 elongated cross-section, which is closed with a quartz window 16 at each end is. A silver-plated mirror 18 above a window reflects and enhances the radiation leaving the opposite end. Two sample ports 20 and 22 in the side and at opposite ends serve as an inlet and outlet for the Gas sample. On each outer flat side of the tube is a silver-plated or platinum-plated and copper-plated electrode 24 are provided, which are essentially extends over the full length of the discharge tube and with a corresponding electrical lead wire 26 is equipped. A potential of 10000V AC from the transformer lies between the electrodes on the tube.

Dank der 60-Hertz-Quelle hat die Emission aus dem Anreger die Form einer gerichteten Vollwelle bei 120 Hertz, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Da dies eine nahe Harmonische der 60 Hertz ist, ist es wahrscheinlich, daß aus 60-Hertz-Speisenetzen nahe dem Analysator beträchtliche Störung entstehen könnte. Die Ausgangsfrequenz aus dem Anreger wird hier mit Hilfe eines »Zerhackers« 28 erhöht, der als Scheibe mit 17 Löchern ausgebildet ist und mit 1800 U/min rotiert. Dies liefert ein Bündel, das mit 510 Hertz pulsiert, obwohl es noch durch die 120-Hertz-Quelle moduliert wird (Fig. 4). Es sei bemerkt, daß die Fig. 3 und 4 geglättete Kurven zeigen, welche die resulterenden Niederfrequenzwellenformen an gewissen Steilen im optischen Kreis veranschaulichen. Mit aller Wahrscheinlichkeit stellen die veranschaulichten Wellenformen Modulationen der von dem angeregten Gas ausgesendeten höher frequenten, »entfritteten« Strahlung dar. Thanks to the 60 hertz source, the emission from the exciter has the shape a directional full wave at 120 Hertz, as can be seen from FIG. 3. Since this is a If the harmonic is close to 60 hertz, it is likely that from 60 hertz feed networks Significant interference could occur near the analyzer. The output frequency The exciter is increased here with the help of a "chopper" 28, which acts as a disk is formed with 17 holes and rotates at 1800 rpm. This provides a bundle that pulsates at 510 Hertz, although it is still modulating by the 120 Hertz source becomes (Fig. 4). It should be noted that Figs. 3 and 4 show smoothed curves which the resulting low frequency waveforms at certain points in the optical circuit illustrate. In all likelihood the illustrated waveforms represent Modulations of the higher-frequency, "de-frit" emitted by the excited gas Radiation.

Die Frequenz von 510 Hertz ist von der 60-Hertz-Frequenz ziemlich weit weg, so daß letztere keine Störung hervorruft und in den Kreisen später ohne weiteres ausgefiltert werden kann. Der tatsächliche Wert der Bündelfrequenz ist nicht wichtig, irgendeine bequem erzielte und nicht durch andere nahekommende elektrische Systeme beeinflußte Frequenz läßt sich anwenden. The frequency of 510 hertz is fairly different from the 60 hertz frequency far away, so that the latter does not cause any disturbance and later in the circles without it further can be filtered out. The actual value of the bundle frequency is not important, any conveniently scored and not approached by others electrical Systems influenced frequency can be used.

Der »Zerhacker« ist nur ein Mittel zur Änderung der Frequenz; andere Mittel sind: a) Motor-Generator-Umformer und b) elektrische Umformer. Mit entweder a) oder b) läßt sich die 60-Hertz-Leistung vor dem Transformator umwandeln, und das »Licht« Bündel würde dann den Anreger mit der gewünschten Frequenz verlassen. The "chopper" is just a means of changing the frequency; other Means are: a) motor-generator-converter and b) electrical converter. With either a) or b) the 60 Hertz power before the transformer can be converted, and the "light" bundle would then leave the exciter with the desired frequency.

Das 510-Hertz-Bündel wird nun mittels des Strahlenteiles 30 in zwei Bündel unterteilt, der eine Glasplatte ist, die unter einem Winkel von z. B. 45° zum einfallenden Bündel geneigt ist. Ein Teil des Bündels wird durch die Platte hindurch in die Fotoröhre 32 übertragen; ein Teil wird in die Fotoröhre 34 reflektiert, während der Rest von der Platte unvermeidbarerweise absorbiert wird. Die Platte sollte so gewählt werden, daß sie ein Mindestmaß der Strahlung absorbiert, insbesondere im Bereich jener zu isolierenden und zu beobachtenden Wellenlängen; Falls erwünscht, kann die Platte teilweise z. B. mit Silber beschichtet sein, um das richtige Verhältnis zwischen Reflexionsvermögen und Durchschlagfähigkeit aufzuweisen. Das richtige Verhältnis hängt von den relativen Stärken der gesuchten und Bezugsstrahlungen und von den Charakteristiken der anderen optischen Komponenten im System ab; das schließliche Ziel ist es, resultierende Bündel derselben Größenordnung der Intensität in die Fotoröhren 32 und 34 einzuführen. The 510 Hertz bundle is now split into two by means of the beam part 30 Subdivided bundle, which is a sheet of glass that is tilted at an angle of e.g. B. 45 ° is inclined towards the incident bundle. Part of the bundle is through the plate transferred therethrough into the phototube 32; a part is reflected in the photo tube 34, while the rest is inevitably absorbed by the plate. The plate should be chosen so that it absorbs a minimum amount of radiation, in particular in the range of those wavelengths to be isolated and observed; If desired, the plate can partially z. B. be coated with silver to get the right proportion between reflectivity and penetration. The right proportion depends on the relative strengths of the sought and reference radiation and on the Characteristics of the other optical components in the system; the eventual one The aim is to bring the same order of magnitude of intensity into the resulting bundle Introduce phototubes 32 and 34.

Wahlweise Mittel zum Aufteilen des Bündels sind wohlbekannte Raster und Prismen.Optional means for dividing the bundle are well known grids and prisms.

In das zur Fotoröhre 32 laufende Strahlenbündel wird ein optisches Filter 37 eingesetzt, das für eine Argon-Stickstoff-Analyse eine » Spitzen«-Ü.bertrngungsleistungsfähigkeit bei oder bei etwa einer Wellenlänge von 3371 Ä besitzt. Diese aus einer Argon-Stickstoff-Probe gewonnene Wellenlänge wird ganz aus dem Stickstoff ausgesendet, und das durch das Filter hindurch übertragene Bündel hat vorherrschend diese Wellenlänge. Ein handelsüblich verfügbares optisches Interferenzfilter ist zweckmäßig. An optical bundle of rays is introduced into the bundle of rays running to the phototube 32 Filter 37 is used, which has a "peak" transmission capacity for an argon-nitrogen analysis at or about a wavelength of 3371 Å. This from an argon-nitrogen sample The wavelength gained is emitted entirely from the nitrogen, and that by the The bundle transmitted through filters predominantly has this wavelength. A commercially available available optical interference filter is appropriate.

In ähnlicher Weise läßt sich der reflektierte- Strahl filtern, um die Stickstoffstrahlung zu eliminieren und einen allein aus Argon stammenden Strahl zu übertragen. Jedoch besteht der auftreffende Strahl schon stark aus Argonemission (etwa 3100 Å) und wird durch Schwankungen in der Stickstoffkonzentration innerhalb dieses Bereichs nicht merklich beeinträchtigt. Der reflektierte Strahl ist deshalb annehmbar= stetig ohne Filterung und wird als Bezugsstrahl - verwendet. mit welchem die variable Stickstoffstrahlung verglichen wird.In a similar way, the reflected beam can be filtered to to eliminate nitrogen radiation and a beam from argon alone transferred to. However, the incident beam already consists of argon emission (about 3100 Å) and is affected by fluctuations in nitrogen concentration within does not noticeably affect this area. The reflected ray is therefore acceptable = steady without filtering and is used as a reference beam. with which the variable nitrogen radiation is compared.

Die geneigte Platte oder Strahlenteiler bildet zusammen mit allen benötigten optischen Filtern die »Isolations«-Stufe im Analysator. Wie früher erwähnt, sollten diese Bestandteile vorzugsweise so ausgewählt werden, daß die sich ergebenden in die Fotoröhren 32 und 34 eintretenden Strahlen dieselbe Größenordnung der Intensität besitzen. The inclined plate or beam splitter forms along with all of them If optical filters require the "isolation" stage in the analyzer. As mentioned earlier, these ingredients should preferably be selected so that the resulting rays entering phototubes 32 and 34 have the same order of magnitude in intensity own.

Die Fotoröhre 32 nimmt die Stickstoffstrahlung auf und wandelt sie mit Hilfe eines lichtempfindlichen Materials (z. B. Cäsiumoxyd) in einen elektrischen Strom um, dessen Stärke proportional der Intensität der aufgenommenen Strahlung ist. In ähnlicher Weise wandelt die Fotoröhre 34 die Argonstrahlung proportional in ein elektrisches Signal um. Die Fotoröhren 32 und 34 sind von einem Typ, der insbesondere so ausgewählt wird, daß er zum Umwandeln von 3100-Å-und 3371-Å-Wellenlängen in ein elektrisches Signal hochleistungsfähig ist. Die Frequenzcharakteristik der sich ergebenden Signale ist ähnlich jener des »Licht«-Strahles nach dem Zerhacker, der aus einer gleichgerichteten 510-Hertz-Welle besteht, die auf die 120-Hertz-Strahlungsquelle überlagert bzw. durch sie moduliert wird (s. Fig. 4). The phototube 32 receives the nitrogen radiation and converts it with the help of a light-sensitive material (e.g. cesium oxide) into an electrical one Current, the strength of which is proportional to the intensity of the radiation absorbed is. Similarly, the phototube 34 proportionally converts the argon radiation into an electrical signal. The phototubes 32 and 34 are of a type that in particular, it is selected to be used for converting 3100 Å and 3371 Å wavelengths into an electrical signal is highly efficient. The frequency characteristics of the themselves The resulting signals is similar to that of the "light" beam after the chopper, the consists of a rectified 510 Hertz wave that hits the 120 Hertz radiation source is superimposed or modulated by them (see Fig. 4).

Die Signale werden nun in gesonderte Verstärker-Gleichrichter-Kreise 36 und 38 gegeben. Diese Kreise sind auf die Zerhackerfrequenz so abgestimmt, daß sie zusätzlich zur Verstärkung der Signale auch unerwünschte Frequenzen, z. B. 60 und 120 Hertz, aussieben. Die »reinen« Signale werden dann auf annehmbar stetige Gleichspannungen proportional den ursprünglichen Strahlintensitäten gleichgerichtet. The signals are now in separate amplifier-rectifier circuits 36 and 38 given. These circles are tuned to the chopper frequency so that in addition to amplifying the signals, they also contain unwanted frequencies, e.g. B. 60 and 120 Hertz, sieve. The "pure" signals then become acceptably steady DC voltages proportional to the original beam intensities rectified.

Die beiden Gleichspannungssignale treten in ein Verhältniswertaufzeichnungsgerät 40 ein, das automatisch ein Potentiometer 42 einstellt, um die Potentiale der beiden den Aufzeichner erreichenden Signale einander anzugleichen. Werden die beiden Signale auf Grund einer Änderung in der Stickstoffkonzentration verschieden voneinander, fließt in dem Aufzeichnungsinstrument ein Netzstrom, weicher den Ausgleichsmechanismus veranlaßt, den zum Wiederangleichen der Potentiale erforderlichen Widerstand neu einzustellen. Die Stellung des Instrumentenschreibers wird ebenso eingestellt, um der Widerstandseinstellung zu entsprechen, und zeichnet die Teile Stickstoff pro Million unmittelbar auf. The two DC voltage signals enter a ratio recorder 40 a, which automatically adjusts a potentiometer 42 to the potentials of the two to align signals reaching the recorder. Will the two signals due to a change in nitrogen concentration different from each other, If a mains current flows in the recording instrument, this softens the compensation mechanism causes the resistance required to readjust the potentials to adjust. The position of the instrument recorder is also adjusted to to match the resistance setting, and draws the parts nitrogen per Million immediately.

Das Spektrometer gemäß der Fig. 5 beruht auf dem optischen »Null-Gleichgewicht«-Prinzip und soll eine größere Stabilität und Verläßlichkeit als das Instrument gemäß der Fig. 1 gewährleisten. Bei dieser Ausführungsform werden die Stickstoff-und die Argonsignale beide durch eine gemeinsame Fotoröhre und Verstärker hindurchkanalisiert. Dies vermeidet Irrtümer, die sich sonst auf Grund der ungleichen Betriebsänderungen in den Bestandteilen der gesonderten Kanäle ergeben können. Mit einem einzigen Kanal ruft jede Betriebsabtrift in den Komponenten ähnliche Wirkungen auf beide Signale hervor und fällt im Endvergleich aus. The spectrometer according to FIG. 5 is based on the optical "zero equilibrium" principle and is said to have greater stability and reliability than the instrument according to FIG Fig. 1 ensure. In this embodiment, the nitrogen and argon signals both channeled through a common phototube and amplifier. This avoids Errors that otherwise arise due to the uneven operational changes in the components of the separate channels. Every company drift calls with a single channel In the components, similar effects on both signals emerged and fell in the final comparison the end.

Gemäß der Fig. 5 vollführen die elektrische Quelle 10 stiller Entladung, der Transformator 12, der Strahlenteiler 30 und das Filter 37 dieselbe Funktion wie beim Analysator nach der Fig. 1. Die 3371-Ä-Stickstoff-Komponente aus dem Filter gelangt wie zuvor zur Fotoröhre 44. In diesen Strahl ist eine rotierende halbkreisförmige Scheibe 46 eingesetzt, die unter--einel-nAMenskel von z. B. 450 gegen den Strahl geneigt und an jener Seite versilbert ist, die von der Fotoröhre aus sichtbar ist. Der Motor 48 dreht die Scheibe mit 20 U/sec, wodurch die Stickstoffstrahlung während eines Halbteiles jeder Umdrehung unterbrochen und ausgeschieden wird. According to FIG. 5, the electrical source 10 perform silent discharge, the transformer 12, the beam splitter 30 and the filter 37 perform the same function as in the analyzer according to FIG. 1. The 3371 Å nitrogen component from the filter reaches the photo tube 44 as before. In this beam there is a rotating semicircular Washer 46 used, which is under - a single name of z. B. 450 against the beam is inclined and silvered on the side that is visible from the photo tube. The motor 48 rotates the disc at 20 rev / sec, reducing the nitrogen radiation during half of each revolution is interrupted and eliminated.

Die 3 100-Ä-Argon-Komponente wird mittels des Spiegels 50 durch einen Intensitätseinsteller oder optischen Dämpfer 52 hin durchreflektiert. Sie wird abermals mittels des Spiegels 54 reflektiert, so daß sie die Stickstoffstrahlung an derselben Stelle schneidet, wo die Stickstoffstrahlung vom Drehspiegel durchsetzt wird. Wenn sich der Spiegel in der Stellung zum Unterbrechen der Stickstoffstrahlung befindet, reflektiert er gleichzeitig den Argonstrahl in die Fotoröhre hinein. Auf diese Weise nimmt eine einzige Fotoröhre abwechselnd die Argon- und Stickstoffstrahlungen in Intervallen von je V40 Sekunde auf. The 3 100 Å argon component is by means of the mirror 50 through a Intensity adjuster or optical damper 52 reflected through. She will again reflected by the mirror 54, so that they the nitrogen radiation at the same Point intersects where the nitrogen radiation is penetrated by the rotating mirror. if the mirror is in the position to interrupt the nitrogen radiation, it simultaneously reflects the argon beam into the photo tube. In this way A single phototube alternates between argon and nitrogen radiation Intervals of V40 seconds each.

Fig. 6 veranschaulicht die Charakteristik der von der Fotoröhre aufgenommenen Strahlung, wenn die Argon- und Stickstoffstrahlungsintensitäten ungleich sind. Der vom Drehspiegel hervorgerufene »Flicker«- Effekt zwingt dem in die Fotoröhre eingetretenen Strahl und dem sie verlassenden elektrischen Signal eine Rechteckwellenform von 20 Hertz auf. Dieses Signal wird im Kreis 56 verstärkt, und da der Verstärker auf eine Frequenz gleich der Umdrehungszahl pro Minute des Motors abgestimmt ist, werden unerwünschte Frequenzen eliminiert, einschließlich jener der 60LHertz-Quelle. Das den Verstärker 56 verlassende Signal ist eine 20-Hertz-Sinuswelle (Fig. 7), deren Amplitude proportional der Differenz der Intensitäten der Argon- und Stickstoffstrahlen ist. Fig. 6 illustrates the characteristics of those picked up by the phototube Radiation when the argon and nitrogen radiation intensities are unequal. Of the »Flicker« caused by the rotating mirror - Effect forces that into the The beam entered the phototube and the electrical signal leaving it 20 Hertz square waveform. This signal is amplified in circuit 56, and because the amplifier is at a frequency equal to the number of revolutions per minute of the motor is tuned, unwanted frequencies are eliminated, including those the 60LHertz source. The signal exiting amplifier 56 is a 20 Hertz sine wave (Fig. 7), the amplitude of which is proportional to the difference in the intensities of the argon and nitrogen blasting is.

Da der Verstärker 56 alles mit Ausnahme der 2()-Hertz-Komponente aussiebt, ist es klar, daß, wenn die beiden Strahlen einander in der Intensität gleich sind, keine 20-Hertz-Komponente vorhanden ist (Amplitude=0) und demgemäß kein Signal aus dem Verstärker 56. Ein 20-Hertz-Signal ist somit eine Anzeige eines Unterschiedes in den Intensitäten der Argon- und Stickstoffstrahlen und läßt sich daher zur Erzeugung des richtigen Einstellgrades des Dämpfers 52 ausnutzen, der erforderlich ist, um wieder die Strahlintensitäten einander anzugleichen. Die Einstellung des Dämpfers wird mit Hilfe eines servomechanischen Motors 58 verwirklicht.Since the amplifier 56 sifts out everything except the 2 () Hertz component, it is clear that when the two rays are equal in intensity, no 20 Hertz component is present (amplitude = 0) and accordingly no signal is emitted the amplifier 56. A 20 Hertz signal is thus an indication of a difference in the intensities of argon and nitrogen jets and can therefore be used to generate take advantage of the correct degree of adjustment of the damper 52, which is required to to adjust the beam intensities again. The setting of the damper is implemented with the aid of a servomechanical motor 58.

Das Signal aus dem Verstärker 56 muß außerdem die richtige Richtung der Einstellung des Dämpfers bewirken, d. h. zur größeren oder geringeren Intensität des gesteuerten Strahles hin. Zu diesem Zweck wird ein 20-Hertz-Bezugssignal bei 60 mittels des Spiegelmotors erzeugt und mit dem 20-Hertz-Signal aus dem Verstärker 56 im Phasendetektor 62 verglichen. Liegen die beiden Signale in Phase, wird vom Phasendetektor ein Gleichspannungssignal einer bestimmten Polarität (z. B. positive Polarität) erzeugt. The signal from amplifier 56 must also be in the correct direction adjust the damper, d. H. to greater or lesser intensity of the steered beam. For this purpose, a 20 Hertz reference signal is used 60 generated by means of the mirror motor and with the 20 Hertz signal from the amplifier 56 in the phase detector 62 compared. If the two signals are in phase, the Phase detector a DC voltage signal of a certain polarity (e.g. positive Polarity).

Liegen die Signale 1800 phasenverschoben, wird ein Gleichspannungssignal der entgegengesetzten Polarität erzeugt (s. Fig. 8). Dieses Gleichspannungssignal ist es, welches den Dämpfungsmotor steuert und eine vorzunehmende Einstellung bewirkt. Die Polarität des Signals bestimmt die Richtung des Dämpfers.If the signals 1800 are out of phase, a DC voltage signal is generated of the opposite polarity (see Fig. 8). This DC voltage signal it is what controls the damping motor and causes an adjustment to be made. The polarity of the signal determines the direction of the damper.

Der optische Dämpfer kann aus zwei polarisierten Scheiben bestehen gemäß der Fig. 5, Bezugsziffer 52. The optical attenuator can consist of two polarized disks according to FIG. 5, reference number 52.

Wahlweise kann er aus polarisierenden Prismen, optischen Absorptions- oder Reflexionskeilen oder aus opaken Kämmen bestehen. Jedes eine zweckentsprechende elektrische oder mechanische Steuerung erlaubende Mittel läßt sich anwenden, vorausgesetzt, daß es gegenüber den gewünschten Wellenlängen annehmbar transparent ist. Obwohl der Dämpfer in jeden Strahl eingesetzt werden kann, ist es vorzuziehen, die Intensität des Argon- oder Bezugsstrahles zu steuern.Optionally, it can consist of polarizing prisms, optical absorption or reflective wedges or opaque combs. Each an appropriate one Means allowing electrical or mechanical control can be used provided that it is acceptably transparent to the desired wavelengths. Even though the damper can be used in any beam, it is preferable to adjust the intensity of the argon or reference beam.

Die Einstellung des Dämpfers wird von einer entsprechenden Einstellung der Schreibfeder eines Instrumentes 64 begleitet, welche den Stickstoffgehalt aufzeichnet. Bei einigen Arten optischer Dämpfer steht eine Änderung in Strahlintensitäten in linearer Beziehung zur Bewegung des einstellenden Elements, und in solchen Fällen ist es zweckmäßig, eine direkte Verbindung zwischen dem Servomechanismus und dem Aufzeichner zu schaffen. Bei anderen Ausführungen, z. B. einem polarisierenden Prisma, ist die Ende rung in der Intensität mancher trigonometrischen Funktion des Einstellwinkels, z. B. cos2, proportional. The setting of the damper is determined by a corresponding setting the pen of an instrument 64, which records the nitrogen content. There is a change in beam intensities in some types of optical attenuators linear relationship to the movement of the adjusting element, and in such cases it is convenient to have a direct link between the servomechanism and the To create recorder. In other versions, e.g. B. a polarizing prism, is the end of the intensity of some trigonometric functions of the setting angle, z. B. cos2, proportional.

Falls erwünscht, kann die trigonometrische Funktion in eine lineare Funktion umgewandelt werden; dies ist der Zweck des Funktionswandlers 66. Der Funktionsumwandlungsschritt läßt sich, wenn erforderlich durch auf dem Markt befindliche Geräte entweder elektrischer oder mechanischer Ausbildung durch- führen. In manchen Fällen läßt er sich als ein Integralwert des Aufzeichners 64 erlangen.If desired, the trigonometric function can be converted into a linear one Function to be converted; this is the purpose of the function converter 66. The function conversion step can be either electrical if required by devices on the market or mechanical training through to lead. In some cases he lets himself in as a The integral value of the recorder 64 can be obtained.

Der Analysator nach der Fig. 5 arbeitet derart, daß er gleiche Intensitäten der in die Fotoröhre eintretenden Strahlen aufrechterhält. Eine Änderung in - der Stickstoffkonzentration ruft einen Unterschied in den Strahlintensitäten hervor, und dies wiederum erzeugt ein elektrisches Signal für den servomechanischen Motor. Der Servomechanismus anwortet durch Neueinstellen der Strahlintensitäten, bis sie einander wieder gleich sind, und durch Neneinstellen der Schreiberfeder zur Anzeige der neuen Konzentration. The analyzer of FIG. 5 operates in such a way that it has the same intensities of the rays entering the phototube. A change in - the Nitrogen concentration causes a difference in jet intensities, and this in turn generates an electrical signal for the servomechanical motor. The servomechanism responds by readjusting the beam intensities until they are are equal to each other again, and by adjusting the pen nib for display the new focus.

Der bedeutende Vorteil, der sich mit der zweiten Ausführungsform gewinnen läßt, besteht darin, daß die Verwendung einer einzigen Fotoröhre und eines einzigen Verstärkungssystems Irrtümer auf Grund von Änderungen in den Charakteristiken der Fotoröhren und der Verstärkerröhren eliminiert. Auf diese Weise können sich die Charakteristiken dieser Komponenten merklich mit der Zeit ändern, ohne die Genauigkeit des Gerätes stark zu beeinträchtigen. Die an der Fotoröhre 12 entwickelte elektrische Wechselspannung ist nur ein »Fehler«-Signal, und der richtige Betriebsablauf hängt nicht von genauer linearer Verstärkung und Messung dieses Signals ab. Demzufolge macht die Anwendung eines »optischen Null-Ausgleichs«-Prinzips die Notwendigkeit für häufige Eichung der elektrischen Kreise im Gerät entbehrlich. The significant advantage that comes with the second embodiment can gain is that the use of a single phototube and one single reinforcement system errors due to changes in characteristics the phototubes and the amplifier tubes eliminated. That way you can the characteristics of these components change markedly over time without compromising accuracy of the device. The electrical developed on the photo tube 12 AC voltage is just an "error" signal, and the correct operating sequence hangs does not depend on accurate linear amplification and measurement of this signal. As a result makes the application of an "optical zero-balance" principle a necessity unnecessary for frequent calibration of the electrical circuits in the device.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung, die sich für Messungen oder Stichproben als sehr wirksam erwiesen hat, wo absolute Genauigkeit nicht erforderlich ist und wo es nicht zweckmäßig ist, die aufwendigere Anlage mit sich zu führen, die für die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 5 erforderlich ist. Bei der vereinfachten Ausführungsart wird das zu prüfende Argon- und Stickstoff-Gas-Gemisch auf einen aus sendenden Energiepegei im elektrischen Rohr 10 stiller Entladung angehoben, und die Strahlung aus diesem gelangt durch ein Filter 37 oder Raster, das nur das vorgewählte Stickstoffband hindurchläßt. Dieses Komponentenband fällt auf die Fotoröhre 32, die eine Spannung proportional zur Intensität des Strahles erzeugt, wobei die Spannung am Voltmeter abgelesen werden kann. Obwohl diese Ausführungsform nicht so genau wie die anderen ist, arbeitet sie gleichwohl recht gut für Stichproben in fabrikatorischen Verfahren, wobei der Hauptnachteil lediglich der ist, daß das Instrument regelmäßig geeicht werden muß, um Veränderliche, wie die Fotoröhrenempfindlichkeit, gegebenenfalls die Verstärkerempfindlichkeit usw. auszugleichen. Fig. 9 shows a simplified embodiment of the invention, the has proven very effective for measurements or spot checks where absolute accuracy is not necessary and where it is not expedient to use the more complex system to lead, which is required for the embodiment according to FIGS. 1 and 5 is. In the simplified version, the argon and nitrogen gas mixture to be tested is used raised to a transmitting energy level in the electric tube 10 of silent discharge, and the radiation from this passes through a filter 37 or grid, which is only that allows selected nitrogen band to pass through. This component tape falls on the photo tube 32, which generates a voltage proportional to the intensity of the beam, the Voltage can be read on the voltmeter. Although this embodiment does not as accurate as the others is, it works quite well for sampling nonetheless in manufacturing processes, the main disadvantage being that the The instrument must be calibrated regularly in order to detect variables such as the phototube sensitivity, to compensate for amplifier sensitivity etc. if necessary.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gas analyzer for emission spectrometry Proof of the proportion of a component gas in a gas mixture using the strike-out method, with an analysis chamber in which the gas to be analyzed is a silent electrical Discharge is subjected, furthermore with diaphragm means to interrupt the beam, which exits through an opening in the chamber, further with means for generating of a reference bundle and breaking it into synchronism with the bundle the chamber, then by photoelectric means in the path of both bundles, in union having an electrical circuit designed to provide an indicator a difference in the intensity of the two broken bundle supplies, gekennzeidmc't by a beam splitter (30) in the path of the through the Aperture through, interrupted bundle, further through the arrangement of one at a time photoelectric tube (32, 34) in the path of each of the two bundles of branches, so then through a filter that lets through that radiation energy that only is characteristic of the gas to be measured, and which is spatially in front of one of the photoelectric cells is arranged, and in that the photoelectric Tubes are in an electrical circuit, which also has a pair of amplifiers and rectifiers (36, 38) and an electrical bridge which are known per se and is automatic by a servo device cooperating with the display means is kept in balance.

2. Gas analyzer for emission spectrometric detection of the proportion a component gas in a gas mixture according to the compensation method, with a Analysis chamber in which the gas to be analyzed emanates from a silent electrical discharge is subjected, furthermore with diaphragm means for interrupting the beam, which exits through an opening in the chamber, further comprising means for generating a Reference bundle and breaking it in synchronism with the bundle from the Chamber, then with photoelectric means in the path of both bundles, in union with an electrical circuit which is such that it is an optical Attenuator in the path of the reference beam controls so that the intensity of the the beam reaching the photoelectric means is balanced, the optical Attenuator cooperates with a display device, characterized by a beam splitter (30) adjacent to the exit aperture for the bundle from the analysis chamber (10) is arranged, further by a filter (37), which the only lets through energy radiation characteristic of the gas to be measured and which is arranged in the path of one of the branch bundles, and wherein further the optical Attenuator is provided in the path of the other bundle of branches, further by a motorized diaphragm which is arranged to alternate the weakened Directing the bundle and the filtered bundle onto a single photoelectric tube (44), which is associated with an electrical circuit which is designed so that it Compares the signal from the photoelectric tube with an AC reference signal, that through the motor (6o) is generated, which puts the diaphragm means into operation, and further in that the resulting signal is supplied to the motor (58) which controls the optical attenuator (52).

3. Gas analyzer according to claim 2, characterized in that the motorized shutter has a semicircular disc (46) with a reflective Layer on the photoelectric tube facing surface, wherein the Slice in the path of the filtered bundle and inclined to it at an angle which enables the weakened bundle to be removed from the surface thereof is reflected towards the photoelectric tube along the path in which the filtered bundle will run if it does not fall on the disc (46).

4. Gas analyzer according to claims 2 and 3, characterized in that that the electrical circuit contains an amplifier (46), which on one of the speed the frequency corresponding to the aperture is tuned, as well as a phase detector (62), which can generate a signal that is the size and polarity of the phase difference between the output of the amplifier (56) and one at the speed of the aperture in Synchronism reference signal, which is generated by the coupled generator (60) is generated corresponds to.

5. Gas analyzer according to claims 1 to 4, wherein the analysis chamber comprises a tubular container provided with a pair of elongated electrodes which are arranged opposite to each other outside of the container, and a gas inlet and a gas outlet each in the vicinity of one end of the container are arranged, characterized in that the container consists of a Glass tube with a right-angled cross-section and the electrodes (24) on the outer Fixed surfaces of a pair of opposing walls of the tube , the tube being provided with quartz terminations (16), one of which is covered with a mirror (18), the radiation impinging on him through the Container out through and through the end cap at the opposite end directs through.

Documents considered: Belgian patent specification no. 522777; Tepperhoff, "Temperaturstrahl", 1956, pp. 188/189; Journal of Applied Physik, 1954, pp. 563 to 576.